Исследователи из Токийского столичного университета обратились к концепциям физики полимеров, чтобы лучше понять одну из основных особенностей болезни Альцгеймера: образование фибрилл белка тау. Их работа показала, что эти фибриллы появляются не внезапно. Напротив, они возникают после того, как в растворе начинают собираться большие скопления белков тау, что напоминает процесс кристаллизации полимеров. Когда ученые разрушили эти ранние скопления, фибриллы не смогли сформироваться, что указывает на многообещающее направление для разработки новых стратегий борьбы с нейродегенеративными заболеваниями.
Болезнь Альцгеймера остается одной из самых сложных медицинских проблем, особенно в условиях старения населения во всем мире. Ученые долгое время уделяли основное внимание фармакологии и традиционным биомедицинским подходам. Однако сложность болезни Альцгеймера побудила исследователей изучить идеи из других научных областей, которые могут открыть новые пути для понимания болезни и разработки методов лечения.
Под руководством профессора Рей Куриты исследовательская группа применила идеи о том, как полимеры организуются в кристаллы. Полимеры, представляющие собой длинные цепочки повторяющихся молекулярных единиц, часто не кристаллизуются путем простого добавления одной цепочки за другой. Вместо этого они проходят через промежуточные предшествующие структуры, прежде чем сформировать упорядоченный кристалл. Опираясь на эту концепцию, ученые исследовали белки тау в растворе и обнаружили, что образованию фибрилл (фибриллизации) также предшествует предшествующая стадия. В данном случае предшественником является рыхлая сборка белков тау размером всего в десятки нанометров. Наличие этих структур подтвердили такие методы, как малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и флуоресцентный анализ.
Ключевым открытием стало то, что эти предшественники не являются жесткими, а представляют собой мягкие временные скопления. Исследователи смогли растворить их, изменив уровень хлорида натрия в присутствии гепарина, природного антикоагулянта. Когда скопления были разрушены или их образование было предотвращено, в растворе почти не образовывались фибриллы тау. Команда предположила, что этот эффект возникает из-за того, что повышенная концентрация заряженных ионов снижает силу взаимодействия белков тау с гепарином. Согласно их объяснению, это изменение усиливает электростатическое "экранирование", затрудняя молекулам поиск друг друга и формирование кластеров.
Эти результаты указывают на потенциальное изменение подхода ученых к лечению болезни Альцгеймера. Вместо попыток разрушить конечные фибриллы, терапия может быть направлена на остановку обратимой стадии предшественников до развития вредных структур. Такой подход может повлиять не только на исследования болезни Альцгеймера, но и на попытки понять другие нейродегенеративные заболевания, включая болезнь Паркинсона.
Фибриллы белка тау — это аномальные скопления белков тау, которые образуются внутри нейронов, когда тау теряет свою нормальную форму и функцию. В здоровом состоянии тау действует как стабилизирующая опорная балка, помогая поддерживать микротрубочки, которые позволяют питательным веществам и сигналам перемещаться по нервным клеткам. Когда тау-белок неправильно сворачивается, он начинает скапливаться в длинные волокнистые агрегаты, известные как фибриллы. Эти структуры мешают работе внутренней транспортной системы клетки и тесно связаны с когнитивным снижением, наблюдаемым при болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях. Поскольку фибриллы растут из более мелких скоплений тау-белка на ранней стадии, исследователи все больше сосредотачиваются на блокировании этих начальных этапов, чтобы предотвратить последующее повреждение.
Токийский столичный университет. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
